仪器分析全知识点

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1、分子光谱的分类分子吸收光谱转动光谱（远红外光谱）振动光谱（红外光谱）电子光谱（紫外-可见光谱）分子发射光谱电子光谱（分子荧光、磷光）原子光谱的分类原子吸收光谱原子发射光谱光、电、色1色谱法分类气相色谱法高效液相色谱法电化学分析法分类电位分析法电位滴定法伏安法3紫外-可见分光光度法（紫外-可见吸收光谱法）:物质分子对紫外-可见光的吸收进行定性、定量及结构分析。紫外-可见光区分为远紫外（10200nm）、近紫外（200360nm）和可见部分（360760nm）；远紫外的吸收测量在真空下进行；通常研究近紫外-可见光围的光谱行为。第2章紫外-可见分光光度法41分子光谱概述1分子光谱产生M+hv=M*基

2、态激发态E1E2分子吸收能量后，电子从一个能级跃迁到另一个能级分子部电子能级的跃迁而产生的光谱：紫外-可见光谱5吸收光谱（吸收曲线）:横坐标用波长或频率表示；物质的吸收峰位置对应于分子结构，是定性依据。纵坐标用光强的参数表示，如透光率、吸光度、吸光系数等，是定量依据。2. 吸收光谱特征63. 光吸收定律：朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律当一束强度为10的平行单色光照射到均匀而非散射的溶液时，光的一部分（强度为la）被吸收，一部分（强度为It）透过溶液，一部分（强度为Ir）被器皿表面所反射，则I0=Ia+It+Ir光的反射损失Ir主要决定于器皿材料、形状、大小和溶液性质。在相同条件下，

3、这些因素是固定的，且反射损失的量很小，故Ir可忽略不计，则：10=la+It散射：光通过不均匀悬浮颗粒时，部分光束将偏离原来方向而分散到各个方向去单色光：单一频率(波长)的光7透光度(透光率或透射比)(T,Transmittanee):透过光强度与入射光强度之比T=I/I0吸光度(A,Absorbanee)：物质对光的吸收程度，其值为透光度的负对数：注：A、T无单位方便起见，透过光强度It用I表示8人们对光吸收定律认识，经历了较长历史过程。1760年，Lambert提出光吸收程度与溶液厚度b成正比：IAlgkbI1852年，Beer提出光吸收程度与吸光物质微粒数目(浓度)成正比：Alg1-kc

4、I9两个定律合并起来叫Lambert-Beer定律：Iabe若b的单位是cm；e的单位是gH时，a为吸光系数，单位是：若b的单位是cm;e的单位是molL-1时：10e与a的关系：e=Ma,M为物质摩尔质量。注：Lambert-Beer定律不仅适用于溶液，也适用于均匀的气体和固体状态的吸光物质,是各类吸收光谱法，如红外光谱法和原子吸收光谱法等的定量分析依据。11光吸收基本定律：朗伯-比尔定律意义：当一束平行单色光通过均匀、非散射溶液时，其吸光度与溶液浓度和液层厚度乘积成正比A=lg(l0/It)=kbc12T透光率(透射比)(Transmittanee)A=lg(I0/It)=lg(1/T)=

5、-IgT=kbe13吸光度A、透光率T与浓度e的关系14当吸光物质浓度为1molL-1,液池厚1em时，一定波长的单色光通过溶液时的吸光度值。&是物质本身决定的，是物质吸光能力的量度，可作为定性分析的参考和估量定量分析方法的灵敏度。齐104低104105中e5X105高&物理意义：最常用的形式：A=ebc15非单波长入射光引起的偏离吸收定律仅对单色光的吸收才是正确的。当入射光是非单色光时，将引起定律的偏离。消除措施：选择最大吸收波长。16吸光物质在溶液中发生化学变化引起偏离由于吸光物质变成了不同的存在形式，对原来最大吸收波长光的吸收能力发生变化，引起对吸收定律偏离。消除措施：控制适当的显色条件

6、。对上述反应介质的酸度控制，可消除该影响。配合物不稳定也会引起偏离配合物越稀，解离度越大。解离产生的离子在最大吸收波长处吸收较小或无吸收，引起对吸收定律偏离。消除措施：试液浓缩富集。17介质不均匀引起的偏离Lambert-Beer定律要求吸光物质的溶液均匀。如果被测液是胶体溶液、乳浊液或悬浮物质，当入射光通过溶液时，因散射现象而造成损失，使实际测得的吸光度增大，从而偏离Lambert-Beer定律。故紫外-可见吸光光度法一般仅适用于透明溶液。A=lg(10/lt)18与紫外-可见吸收光谱有关的电子有3种：形成单键的b电子，形成双键的n电子以及未参与成键的n电子(孤对电子)根据分子轨道理论，这三

7、种电子的能级高低次序为：(b)(n)(n)(n*)nTb*nn*nn*有机化合物分子主要有四种类型的跃迁 bb*跃迁；nfb*跃迁；nn*跃迁；nfn*跃迁；受到外来辐射时，处在较低能级的电子跃迁到较高能级。分子轨道的能级不同，要实现各种不同的跃迁所需要吸收外来辐射的能量也各不相同。20对于有机化合物，最有用的吸收光谱是基于nn耶口nF*跃迁产生的，实现这两类跃迁所需要的能量相对较小，其吸收峰波长一般处于大于200nm的近紫外光区，nn*跃迁还可能在可见光区22 生色团：能导致化合物在紫外-可见光区产生吸收的基团，主要有含不饱和键和未成对电子的基团。女口-C=C-、C=0、-N=O、-N=N-

8、、-C=N等，相应于nn*与nn*跃迁。相同生色团，入max相同，但随生色团数目的不同有变，一般是随生色团数增加而波长增长；不同生色团，有不同的入max，同一化合物中有几个不同生色团时，吸收光谱上有几个吸收峰（但不一定能分开）。2常用术语：生（发）色团、助色团23助色团：本身无吸收，但能使生色团吸收强度和波长发生改变的基团，通常是含有孤对电子的基团。如：-OH、-NH2、-SH、-X（卤素）等。孤对电子与生色团中n电子相互作用,使nn*跃迁能量降低并引起吸收峰位移E=hV=hc/入孤对电子（lonepairelectrons）或称孤电子对，指不与其他原子结合或共享的成对价电子24 红移、蓝（紫

9、）移、增色效应和减色效应由于在化合物中引入取代基、或改变溶剂、或引入增敏试剂等，使最大吸收波长移向长波方向为红移；移向短波方向为蓝移。伴随强度增大或减小为增色效应或减色效应。253.影响紫外可见光谱的因素nn*跃迁中，激发态极性大于基态，当使用极性大的溶剂时，由于溶剂与溶质相互作用，激发态n*比基态n的能量下降更多，使得激发态与基态之间的能量差减小，导致吸收光谱入max红移。nfn*跃迁中，基态n电子与极性溶剂形成氢键，降低了基态能量，使得激发态与基态之间能量差变大，导致吸收光谱入max蓝移。溶剂极性不同引起吸收光谱红移或蓝移-溶剂效应（1）溶剂效应26影响吸收强度和精细结构极性溶剂使精细结构

10、消失，典型的例子是对称四嗪在不同溶剂中的吸收光谱（1）溶剂效应27溶剂的选择原则：（a）溶解样品；（b）在样品吸收的围无吸收；（c）尽量选用非极性溶剂。28（2）空间效应如果一个共轭有机化合物的分子处于同一平面时，则各个生色团之间的相互作用达到最大，分子的激发能降低，吸收较长波长的光，且强度增大。HphY=czphZHHP二Lphz、ph反式不位阻，共平面位阻，不共平面S=270002=10500=295nm=280nm二苯乙烯29(3) 吸收与结构的关系生色团共轭链越长，吸收红移越多，入越大;助色团越多，红移越大；30结构示意图-3紫外-可见分光光度计紫爪可见分光光度计粗件片更就光源强能量分

11、弼匀.能定器丽跖作用,将复舍光色独成单色光yum林将光信号转换为电信号.井放大jm#4w,光电二却嫖”eewt,盹、数字霾示i. 基本组成部件光源紫外：氢、氘灯发射160375nm的连续光。可见：钨灯或碘钨灯发射3202500nm的连续光。氙灯适合于紫外和可见部分，发射250750nm的连续光。33(1) 单色器由入射狭缝、准光器(透镜或凹面反射镜使入射光成平行光)、色散元件、聚焦元件和出射狭缝组成。核心部分：色散元件，将复合光色散成单色光色散元件为棱镜和光栅。棱镜有玻璃和石英两种。玻璃：用于3503200nm波长围，吸收紫外光，只能用于可见光域石英：1854500nm，用于紫外和可见光域光栅

12、：利用光的衍射与干涉作用，用于紫外和可见光域。34（3）吸收池紫外及可见光区：石英比色皿可见光区：光学玻璃比色皿注意：不能用手拿光学面；放入试样室时必须用滤纸（或镜头纸）吸干外面的溶液；盛溶液时只装2/3。（4）信号接收器光电管、光电倍增管。（5）读出装置数字显示、记录仪、表头等。352分光光度计类型 单波长单光束分光光度计：一般分光光度计36单波长双光束分光光度计：在单色器后采用光束分裂器将光束分为强度相等的两个光束；一束通过参比池，另一束通过样品池。可以消除光源强度变化带来的误差。一般自动记录式分光光度计均为双光束37-4分析条件选择一、仪器测量条件误差来源：光源不稳定、实验条件偶然变动、

13、读数不准确等选择适宜的吸光度围（0.151.00）,使测量结果的误差尽量减小。通过调节待测溶液浓度，选用适当厚度的吸收池使A落在此区间。38选择最大吸收波长为入射光波长（最大吸收原则），灵敏度最高。狭缝宽度直接影响测定灵敏度和校准曲线线性围。狭缝宽度增大，入射光单色性降低，灵敏度降低，校准曲线偏离朗伯-比耳定律。39二、显色反应与分析条件选择1显色反应2反应条件确定3测定中干扰及消除40显色反应选择灵敏度咼，一般104选择性好显色剂在测定波长处无明显吸收。对照性好，显色剂与有色配合物？max60nm反应生成的有色化合物组成恒定，稳定。显色条件易于控制，重现性好。M+nR=MRn（R:显色剂）4

14、1反应条件确定（1）显色剂用量M+nR=MRn显色剂用量通过实验确定，作A随显色剂浓度变化曲线，选恒定A值时的显色剂用量。（2）溶液酸度影响最佳酸度通过实验确定，固定溶液中待测组分与显色剂浓度，改变pH值，测定A与pH关系，找出最适宜pH围。（R：显色剂）（3）其它问题显色反应时间、温度、放置时间对配合物稳定性的影响。三、参比溶液的选择用参比溶液调节透射比为100%（A=0）,以消除溶液中其它成分以及吸收池和溶剂对光的吸收所带来误差431、溶剂参比当试样溶液组成简单、共存其它组分很少且对测定波长的光几乎没有吸收时，采用溶剂参比，可消除溶剂、吸收池影响2、试剂参比如显色剂或其它试剂在测定波长有吸

15、收，按显色反应相同条件，只是不加试样，同样加入试剂和溶剂为参比。可消除试剂中组分产生吸收的影响3、试样参比如试样在测定波长有吸收，可按与显色反应相同的条件以试样作为参比（只是不加显色剂）。要求显色剂在该测定波长处无吸收44平行操作溶液参比用不含被测组分的试样，在相同条件下与被测试样同样进行处理，得到平行操作参比溶液45四、干扰及消除方法控制酸度、选择适当的掩蔽剂、选择适当的测定波长、分离等。46-5紫外-可见分光光度法应用定性、定量、结构分析及物理常数测定1.定性分析在极性溶剂中，物质吸收如果红移，则物质具有n电子，由nn*跃迁产生；如果吸收紫移，则物质含有n电子，由nn*跃迁产生。（溶剂化作

16、用）47溶剂对分子轨道能量的影响 使得Emt*En-n*跃迁的吸收红移；E-(T0*En-0*n跃迁的吸收紫移；En-n*En-n*nr*跃迁的吸收紫移。48 比较吸收光谱在相同测量条件下，测定未知物的吸收光谱与所推断化合物的标准物吸收光谱直接比较。如吸收光谱形状完全一致(入max，吸收峰数目、位置及&等)。可初步认为是同一化合物。两种定性方法49 经验规则计算入max623.定量分析(1) 单组分分析：标准曲线法或标准对比法标准曲线法：配制一系列不同含量的标准溶液，以不含被测组分的空白溶液为参比，在相同条件下测定标准溶液的吸光度。绘制标准曲线。在相同条件下测定未知试样的吸光度，从标准曲线上找

17、到与之对应的未知试样的浓度。建立一个方法时，首先要确定符合朗伯-比尔定律的浓度围，即线性围，定量测定一般在线性围进行。63标准对比法：在相同条件下测定试样溶液和某一浓度的标准溶液的吸光度Ax和AS,由标准溶液的浓度cs可计算出试样中被测物浓度cx该方法较简单，但只有在测定的浓度围溶液完全遵守Lambert-Beer定律，且cs和cx很接近时，才能得到准确的结果。64(2) 多组分分析：根据A具有加和性，在同一试样中可测定两个以上组分。假如试样中含x,y两种组分，在一定条件下将它们转化为有色化合物，分别绘制吸收光谱，出现三种情况(a):两组分互不干扰(b):组分x对组分y的测定有干扰(c):两组

18、分相互干扰第3章红外光谱法3.1概述1. 3.2基本原理产生红外吸收的条件分子振动谱带强度基团频率影响基团频率的因素3.3红外光谱仪器3.4试样制备3.5应用简介13.1概述定义：红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，分子振动或转动运动引起偶极矩（卩，正、负电荷中心间的距离d和电荷中心所带电量q的乘积）的净变化，分子振动和转动能级从基态跃迁到激发态，相应于这些吸收区域的透射光强减弱，记录百分透光率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。2红外光谱表示方法：红外光谱以T（波长）或

19、T（波数）来表示，下图为苯酚的红外光谱。T（%）用T%来表示吸光强度，光的性质用波长或波数表示；紫外-可见吸收光谱，以吸光度为纵坐标，以波长为横坐标。红外吸收光谱表示方法与紫外-可见吸收光谱表示方法不同，红外吸收光谱横坐标为波数（波长倒数），纵坐标为透光度。3倍频吸收：分子吸收一定波长的红外光后，从基态跃迁到第二激发态甚至第三激发态43.红外光谱特点1）红外吸收只有振-转跃迁，红外光波长长，能量低；2）应用围广：除单原子分子及同核分子外（Ne,He,02,H2），几乎所有有机物在红外光区均有吸收；3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；4）定量分

20、析；5）固、液、气态样品均可测定，且用量少、不破坏样品；6）分析速度快。7）与色谱等联用具有强大的定性功能。芋同点紫外可见吸收光谱红外吸收光谱光源紫外可见光虹外光起瀬分子外层枷电子能级分子掘动能级伴随跃迁转动能级纭迁研兜不牺和有机化合物几乎所有有机化合物；范a共袒双键、芳香族等许多无机化合物特色反映生色团*助色团反映各个基团的振的情况动及转动特性3.2基本原理1. 产生红外吸收的条件分子吸收辐射产生振动能级（同时伴随转动能级）跃迁必须满足两个条件：条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。7条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用（相互作用），导致分子偶极矩的改变。8当一定频率的红外光照射分

21、子时，如分子中某基团的振动频率和它一致，二者产生共振，光能通过分子偶极矩的变化而传递给分子，该基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁。如二者不一致，该基团就不会吸收红外光。采用连续改变频率的红外光照射试样，由于该试样对不同频率的红外光的吸收与否，使通过试样的红外光在一些波长围变弱（被吸收，峰较高），在另一些围较强（峰较低，不吸收）。用T%来表示吸光强度，光的性质用波长或波数表示；10影响振动频率或波数的因素为化学键力常数k和相对原子质量。k大，Ar越小，吸收峰出现在高波数区。kCC（2222cm-1）kC=C（1667cm-1）kC-C（1429cm-1）（三种碳碳键原子质量相同）ArC-C

22、（1430cm-1）ArC-N（1330cm-1）ArC-0（1280cm-1）（力常数相近）判断红外光谱中化学键的吸收峰位置！112）多原子分子多原子分子的振动复杂（原子多、化学键多、空间结构复杂），可分解为多个简单的基本振动。12设非线性分子由n个原子组成，振动形式有3n-6种。13线性分子CO2对于线性分子，振动形式有3n-5种。14理论上，多原子分子的振动数应与谱峰数相同，但实际上，谱峰数常常少于理论计算出的振动数，这是因为：a）偶极矩变化=0的振动，不产生红外吸收，如C02；b）谱线简并（振动形式不同，但其频率相同）；c）仪器分辨率或灵敏度不够，有些谱峰观察不到。153.谱带强度分子

23、对称度高，振动偶极矩小，产生的谱带就弱；反之则强。说明：1）吸收峰强度与分子偶极距变化的平方成正比。而偶极距变化主要由化学键两端原子间的电负性差（对称性）所决定；2）强度比UV-vis强度小2-3个数量级；163.3红外光谱的特征性，基团频率红外光谱的特征性复杂分子中有许多原子基团（化学键），各个原子基团在分子被激发后，都会产生特征的振动。不同分子中同一类型基团的振动频率是非常相近的，都在一较窄的频率区间出现吸收谱带。172. 基团频率区常见的化学基团在4000670cm-1（2.515）围有特征基团频率。常将该波数围分为几个区。18苯环上的C-H键4000250019（2）叁键及累积双键区（

24、25002000cm-1）双键，苯环衍生物20001650基团频率主要由化学键的力常数决定。但分子结构和外部环境因素也对其频率有一定的影响。1）电子效应：引起化学键电子分布不均匀的效应。诱导效应（Inductioneffect）:取代基电负性一静电诱导一电子分布改变一k增加一特征频率增加（移向高波数）。共轭效应（Conjugatedeffect）:电子云密度均化一键长变长一k降低一特征频率减小（移向低波数）。中介效应（Mesomericeffect）:孤对电子与多重键相连产生的p-共轭，结果类似于共轭效应。当诱导与共轭两种效应同时存在时，振动频率的位移和程度取决于它们的净效应。3.4影响基团频

25、率位移的因素242）氢键效应（X-H）形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。如羧酸RCOOH（C=O=1760cm-1,O-H=3550cm-1）;0-H=3250-2500cm-1)(RC00H)2(C=0=1700cm-1如乙醇：CH3CH2OH(O=H=3640cm-1)（CH3CH2OH）2（O=H=3515cm-1）（CH3CH2OH）n（O=H=335Ocm-1）3）振动耦合（Coupling）两个振动相互作用当两个振动频率相同或相近的基团相邻并由同一原子相连时,（微扰）产生共振，谱带一分为二（高频和低频）。如羧酸酐分裂为

26、C=O（as1820、s1760cm-1)25费米共振空间效应266）物质状态及制样方法通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。7）溶剂效应极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。27一、红外光谱对有机化合物的定性分析具有鲜明的特征性。因为每一化合物都具有特异的红外吸收光谱，其谱带的数目、位置、形状和强度均随化合物及其聚集态的不同而不同。因此根据化合物的光谱，就可以像辨认人的指纹一样，确定该化合物或其官能团是否存在。3.5红外光谱定性分析28分类：大致可分为官能团定性和结构分析两方面：官能团定性：根据化合物红外光谱的特征基团频率来确定物质含有哪些

27、基团，从而确定该化合物的类别。结构分析（结构剖析）：根据化合物的红外光谱并结合其它实验资料（如相对分子质量，物理常数，紫外光谱，核磁共振波谱，质谱等）来推断有关化合物的化学结构。1. 29试样的分离和精制：用各种分离手段提纯试样，以得到单一的纯物质；了解与试样性质有关的其它方面的资料：试样来源、元素分析值、相对分子质量、熔点、沸点、溶解度、有关的化学性质、以及紫外光谱、核磁共振谱、质谱等；计算不饱和度，估计分子结构式中是否有双键、叁键及芳香环，并可验证光谱解析结果合理性.不饱和度U:有机分子中碳原子的饱和程度.二、定性分析的一般过程：30n1,n3和n4分别为分子式中一价，三价和四价原子的数目

28、通常规定双键（CC、cO等）和饱和环状结构的不饱和度为1,叁键（C三C、C三N等）的不饱和度为2，苯环不饱和度为4（可理解为一个环加三个双键），链状饱和烃的不饱和度为零U=1+n4+（n3-n1）/2322. 谱图的解析：测得试样的红外光谱后，要对图谱进行解析； 先从各个区域的特征频率入手，发现某基团 再根据指纹区进一步核证该基团及其与其它基团的结合方式 再根据元素分析数据等确定其结构；最后用标准谱图进一步验证333. 和标准谱图进行对照 可用纯物质在相同的制样方法和实验条件下测得； 最方便还是查阅标准谱图集，最常用的标准谱图集是萨特勒（Sadtler）红外谱图集5计算机红外光谱谱库及其检索系

29、统2. 确定分子的结构34定量分析是根据物质组分的吸收峰强度来进行的，依据是朗伯-比尔定律.各种气体、液体和固态物质均可用红外光谱进行定量分析红外光谱图中吸收带很多，因此定量分析时，特征吸收谱带的选择尤为重要3.6红外光谱定量分析35除应考虑选&较大的之外，还应注意几点：1. 谱带的峰形应有较好的对称性；2. 其他组分在所选择特征谱带区不产生干扰；3. 溶剂或介质在所选择特征谱带区域应无吸收或基本没有吸收；4. 特征谱带不应在对二氧化碳、水、蒸气有强吸收的区域.缺点：与紫外吸收光谱相比，红外光谱的灵敏度较低，加上紫外吸光光度法的仪器较简单、普遍，因此只要有可能，采用紫外吸收光谱法进行定量分析较

30、方便。36红外吸收光谱仪主要部件有：光源、样品池、单色器、检测器、放大记录系统根据红外吸收光谱仪的结构和工作原理不同可分为：色散型红外吸收光谱仪（棱镜、光栅）傅立叶变换红外吸收光谱仪（FT-IR）光源常的红外光源有Nernst灯和硅碳棒。氧化锆、氧化钇、氧化钍381. 吸收池红外吸收池使用可透过红外光的材料制成窗片；不同的样品状态（固、液、气态）使用不同的样品池，固态样品可与晶体混合压片制成。可透过红外光的材料林料透光范围举血注意事项OJ-25易潮解.湿度低干4U%KBr易潮解.湿度低于35%CuF；0J312不溶于水.用于水溶液CsBrOJ-55易潮解单色器由色散元件、准直镜和狭缝构成。狭缝

31、越窄，分辨率越高，但光源到达检测器的能量输出减少，这在红外光谱分析中尤为突出。通常采取程序增减狭缝宽度的办法，即随辐射能量降低，狭缝宽度自动增加，保持到达检测器的辐射能量的恒定。检测器及记录仪红外光能量低，因此常用热电偶、测热辐射计、热释电检测器和碲镉汞检测器等。40几种红外检测器413.8试样制备一、对试样的要求1）试样应为“纯物质”（98%）,通常在分析前，样品需要纯化；2）试样不含水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；3）试样浓度或厚度适当，以使T在合适围。二、制样方法液体或溶液试样1）沸点低、易挥发样品：采用封闭液体池。液层厚度：0.011mm。2）高沸点样品：液膜法（夹于两盐片之间）。

32、3）固体样品可溶于CS2或CCI4等无强吸收的溶剂中。42固体试样1）压片法：12mg试样+200mgKBr干燥处理研细：粒度小于2m（散射小）一一混合压成透明薄片一一直接测定；2）石蜡糊法：试样一一磨细一一与液体石蜡混合一一夹于盐片间；（石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃）。3）薄膜法：高分子试样加热熔融涂制或压制成膜；聚合物试样一一溶于低沸点溶剂一一涂渍于盐片一一挥发除溶剂原子吸收光谱法(Atomicabsorptionspectrometry,AAS)21.1原子吸收光谱法概述原子吸收光谱法：基于物质所产生的原子蒸气中基态原子对特定谱线吸收来进行定量分析的方法由于在仪器结构

33、及操作上与紫外-可见分光光度法相似，又称为原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法区别：均为吸收光谱，UV-vis是分子光谱（分子吸收能量，电子从一个能级跃迁到另一个能级），AAS是原子光谱3一、历史原子吸收光谱法是基于待测基态原子对特征谱线吸收而建立的分析方法。经历了3个发展阶段：1、原子吸收现象发现1802年Wollaston发现太谱的暗线；41859年Kirchhoff和Bunson解释了太阳连续光谱中暗线产生原因5暗线是由于大气层中钠原子对太选择性吸收的结果62、空心阴极灯发明1955年Walsh发表了一篇论文Applicationofatomicabsorptionspectrome

34、trytoanalyticalchemistry”，解决了原子吸收光谱的光源问题，50年代末PE（PerkinElmer）和Varian公司推出了原子吸收商品仪器。83、电热原子化技术的提出1959年里沃夫提出电热原子化技术（非火焰原子化），大大提高了原子吸收的灵敏度9二、分类火焰原子吸收光谱法和非火焰原子吸收光谱法。火焰原子化过程：通过燃气和助燃气的混合气体，将液体试样雾化并带入火焰中进行原子化。10非火焰原子化过程：电热原子化和低温原子化电热原子化：微量注射器将卩L级样品注入被加热的石墨管中，在低温下干燥，然后在较高温度下灰化，接着将温度突然上升到20003000C,试样在几秒原子化。冷原

35、子化：仅用于汞。将试液中Hg2+用SnCl2或盐酸羟胺还原为金属汞，用空气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体吸收管中进行原子吸收测量。11三、原子吸收光谱法特点1、灵敏度高（火焰法：1ng/mL）2、准确度好（火焰法：RSD0.0044/A（g.mL-1）C0：特征浓度；CX表示待测元素浓度；A为多次测量吸光度值。例如，1mg.g-1的镁溶液，测得其吸光度为0.55，则镁的特征浓度为：63特征质量：产生1%吸收或0.0044吸光度值时溶液中待测元素质量（g/1%）,在石墨炉原子化法中应用较为普遍。m0=mxX0.0044/A（Pg或ng）m0:特征质量；mX表示待测元素质量；A为多次测量吸光度值。

36、64（二）检出限（detectionlimit）能检出的待测元素最小浓度或最小质量。用空白溶液或接近于空白的标准溶液，经若干次（10-20次）重复测定所得吸光度标准偏差的3倍求得。cDL=3dS（T:标准偏差S:灵敏度，即工作曲线斜率。65（三）测定条件选择1. 分析线一般选待测元素的共振线（空心阴极灯发射的待测元素共振线，特征谱线或灵敏线）作为分析线原子吸收分析就是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源辐射的共振线的吸收来进行分析的。662. 空心阴极灯电流在保证稳定和合适光强输出情况下，尽量选较低灯电流673. 原子化条件火焰原子化法：（1）火焰选择：对于低温、中温火焰，可用乙炔-空气火焰。在

37、火焰中易生成难解离化合物及难熔氧化物的元素，使用乙炔-氧化亚氮高温火焰（还原性火焰）。68（2）燃烧器高度：调节燃烧器高度，使测量光束从自由原子浓度最大区域通过，可得到较高灵敏度。69石墨炉原子化法：干燥：105-125C。灰化：选择能除掉试样中其他成分而被测元素不损失情况下，尽可能高的温度。原子化：选择达到原子吸收最大A值时的最低温度净化：温度高于原子化温度，消除试样残留物产生的记忆效应。704、进样量：过小，信号弱。过大，对火焰产生冷却效应；在石墨炉原子化法中，进样量大会使除残困难。71二、定量分析方法（一）标准曲线法（二）标准加入法配制与试样组成一致的标准样品遇到困难时，采用标准加入法。

38、72取若干份体积相同被测试液（cX）,依次按比例加入不同量被测元素的标准溶液（c0）,稀释到相同体积。定容后浓度依次为：cX,cX+c0,cX+2c0,cX+3c0,cX+4c0（稀释后的浓度）分别测得吸光度为：AX,A1,A2,A3,A4。以A对加入量作图得一直线,图中cX点为待测元素浓度一、色谱法的定义及用途定义：色谱法（chromatography）,是一种物理或物理化学的分离分析方法。原理：利用物质在固定相和流动相中的分配系数不同，使混合物各组分分离。2、以前学过的分离方法有：1. 沉淀法：利用物质溶解度不同而进行分离蒸馏法：利用有机物沸点差异进行分离萃取法：利用组分在水相和有机相（互

39、不相溶）中分配系数不同而分离。3色谱法用途用途：是多组分混合物首选分离分析方法。色谱法已形成一门专门的科学。4二、色谱法起源创立：1906年，俄国植物学家Tsweet（茨维特）植物色素分离5碳酸钙（固定相）色素混合液石油醚（流动相）1906年，Tsweet发现色谱分离现象色谱柱72现状：一种重要的分离、分析技术固定相除了固体，还可是液体流动相一一液体或气体色谱柱各种材质和尺寸被分离组分一一不再仅局限于有色物质8三、色谱法的特点优点：“三高”、“一快”、“一广”缺点：高选择性、高效能、高灵敏度、分析速度快、应用围广对未知物分析的定性专属性差需要与其它分析方法联用（GC-MS,LC-MS）9四、色

40、谱法的分类1按两相分子的聚集状态分类流动相固定相类型超临界流体色谱法一一流动相为超临界流体10超临界流体与临界点纯净物质根据温度和压力不同，呈现液体、气体、固体。如达到特定温度、压力，会出现液体与气体界面消失的现象，该点称为临界点。超临界流体：温度和压力均高于临界点的流体。超临界流体是一种处于气体和液体之间的流体状态，具有与液体相近的密度，与气体相近的粘度。11色谱法分类（续前）2按分离机制分类分配色谱吸附色谱离子交换色谱空间排阻色谱毛细管电泳法毛细管电色谱法12色谱法简单分类鼻克tt也第址相注色*法平植包能苗一je.井配轡證毛细管电泳法13五、色谱法发展1、历史20世纪初茨维特分离植物色素，

41、产生固-液吸附色谱40年代液-液分配色谱法、TLC、纸色谱50年代GC出现使色谱具备分离和在线分析功能60年代推出了色谱-质谱联用技术（GC-MS）70年代HPLC出现使色谱分析围进一步扩大80年代出现了超临界流体色谱法、毛细管电泳法90年代崛起的电色谱法，兼有毛细管电泳法与微填充柱色谱法优点21世纪色谱科学将在生命科学等前沿发挥不可替代作用142、展望新型固定相和检测器手性固定相、浸透限制性固定相、灌注色谱固定相、生物色谱固定相等；蒸发光散射检测器色谱新方法超临界流体色谱法、毛细管电泳法、毛细管电色谱法色谱联用技术GC-MS、LC-MS、GC-FTIR15第二节色谱过程和基本原理Proces

42、sandbasicprinciplesofchromatography一、色谱过程、分离原理色谱过程指被分离组分在两相中的“分配”平衡过程以吸附色谱为例16分配系数的差异t固定相上吸附能力的差异吸附能力弱的组分先流出；吸附能力强的组分后流出17色谱分离原理色谱分离基于各组分在两相间分配平衡的差异分配平衡可以用分配系数和分配比来衡量1. 分配系数K:在一定温度和压力下，组分在色谱柱中达到分配平衡后，在固定相与流动相中浓度比注：K为热力学常数。与组分性质、固定相、流动相性质及温度有关。实验条件固定,K仅与组分性质有关182. 容量因子k（容量比，分配比）：在一定温度和压力下，组分在色谱柱中达到分配

43、平衡时，在固定相与流动相中质量比3. 分配系数与容量因子关系Vs:固定相体积Vm:流动相体积19二、色谱流出曲线和相关概念色谱流出曲线和色谱峰流出曲线（色谱图）：检测器输出的电信号强度随时间变化曲线基线：无样品时电信号，反映仪器噪音情况色谱峰：流出曲线上突起部分20（二）保留值：色谱定性参数1保留时间（tR）:从进样开始到组分出现浓度极大点时所需时间，即组分通过色谱柱所需时间（组分随流动相通过柱子所需时间+组分在固定相中滞留时间）。1. 死时间（tO）:不被固定相溶解或吸附组分的保留时间（其流动速度与流动相流动速度相近）。即分配系数为零的组分。（空气）2. 调整保留时间（tR:）组分的保留时间

44、与死时间之差，即组分在固定相中滞留时间。214保留体积（VR）:从进样开始到组分出现浓度极大点时所消耗的流动相体积死体积（V0）:由进样器至检测器的流路中未被固定相占有的空间。（色谱柱空隙体积）FC:流动相流速（cm3min-1）227.相对保留值r2,1:调整保留值之比调整保留体积VR:保留体积与死体积之差，即组分停留在固定相时所消耗的流动相体积23（三）色谱峰高和峰面积（定量）2. 峰面积A:指色谱曲线与基线间包围的面积1. 峰高h:指组分出现浓度极大时的检测信号，即色谱峰顶至基线的距离24（四）色谱峰区域宽度：色谱柱效参数3峰宽W:色谱峰两侧拐点上的切线与基线相交的截距1标准偏差b:正态

45、分布色谱曲线可用标准偏差b表示峰的区域宽度，对应0.607h处峰宽的一半。注：b小，峰窄，柱效高2半峰宽W1/2:峰高一半处所对应的峰宽25从流出曲线中，得到许多信息：1、根据色谱峰个数，可判断样品中所含组分最少个数2、根据色谱峰的保留值，可进行定性分析3、根据色谱峰面积或峰高，可进行定量分析4、色谱峰的区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据5、色谱峰两峰间距离，是评价固定相或流动相选择是否合适依据26三. 分配系数与色谱分离1保留时间与分配比k关系（参数间关系）rat，tHr，组分肓出柱组分不保留IAT组分完全保留2. 色谱分离前提结论：各组分分配系数K或分配比k不等是分离的前提。选择合适分离

46、条件使难分离组分K不等而得以分离。组分一定时，改变流动相、固定相和温度，可改变K。29样品中各组分达到分离：组分在两相间分配系数决定-与色谱过程热力学性质有关色谱峰宽或窄由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定-与色谱过程的动力学性质有关热力学与动力学研究色谱行为30四、塔板理论-柱分离效能指标由Martin等提出，把色谱柱比作精馏塔，采用精馏塔中塔板的概念描述组分在两相中分配行为，同时引入理论塔板数作为衡量柱效率指标（从动力学研究色谱过程）31色谱柱长：L理论塔板高度：H（在该一小段长度，组分可在两相间迅速达到平衡）理论塔板数：n（衡量柱效率）则三者的关系为：n=L/H单位柱长的塔板数越多，柱效越高32n=L/H理论塔板数与色谱参数间关系：33有效塔板数和有效塔板高度组分在tO时间不参与柱分配，引入有效塔板数和有效塔板高度（扣除tO）:塔板有效仑的贡献.54（tR)2W1/2心H有效Ln有效n:柱分离效能指标L恒定,n越大（塔板高度H越小），被测组分在柱被分配次数越多，柱效能越高，所得色谱峰越窄。35塔板理论的不足：柱效n不能表示被分离组分的实际分离效果。当两组分分配系数K相同时，无论该色谱柱塔板数多大，都无法分离。塔板理论